JP3878227B2 - アンテナ窓ガラス及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内部にアンテナとして働く導電体を備えた窓ガラス、特に合わせ窓ガラス、例えば自動車用のものに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
合わせ窓ガラスのプラスチック材料の中間フィルムに金属線を埋込むことは、特にヨーロッパ特許出願公開第０３２５５１０号明細書から、知られていることである。これらの金属線は、周波数が一般に3GHzを超えない無線送信の受信アンテナの役目を果たすことができる。
より高い周波数の信号、特に極めて短波長の電波信号を受信又は送信するためには、金属線から製作されるこれらのアンテナはもはや有効ではない。
これらの周波数については、マイクロストリップ又は「ペレット」と呼ばれる金属表面を使用することが知られている。
【０００３】
他方で、このマイクロストリップは、必ずしも十分であるとは限らず、有利には、より大きな面積の導電性フィルムであるアース（接地）板と結合すべきである。この場合、これらの二つのフィルムは誘電体により互いに引離される。
受信の向上のためには、当業者に知られている技術に従って接続されるいくつかのマイクロストリップを結合することも可能である。
現在、この種の周波数、より具体的には5795〜5815MHz 、63〜64GHz 及び74〜77GHz の周波数帯は、特に車両ルートコミュニケーション用に、詳しくは車両が遠隔通行料徴収所を通過する際に車両を識別しそして支払いを確認するために利用されている。最新のこれらの装置は、フロントガラスの裏側にケーシングを配置し、このケーシングがアンテナを収容し、そして情報を受取ることができ且つ指示、特に支払いの指示を伝えることができる装置に接続されることからなる。それは、例えば、スクリーンにつながるキーボードといったような信号処理ユニットを含んでなる。この後者の装置は車両の計器盤に組込むことができる一方で、対照的にアンテナを収容するケーシングは、通行中に送信機の前方で信号を受取るのを可能にする、送信機により定められる方向に保持されなくてはならないので、目に見えるままである。
この装置に関連するもう一つの不都合は、信号の受信が悪いこと、すなわち実際に、フロントガラスが、例えば反射性のフィルムのような、金属酸化物を基礎材料とするフィルムを有する場合には、受信が不可能であることであろう。この場合、信号は基本的に少なくとも部分的に弱められる。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明は、極めて短波長の電波信号の新しい送信受信装置を提案することにより上記の不都合を軽減する。
そのようなアンテナを使用することにより提起される問題は、誘電体によりアース（接地）板から引離されたマイクロストリップから構成される表面アンテナ(surface antenna) を含んでなる剛性材料の少なくとも１枚のシートで構成されたアンテナ窓ガラス、特に自動車用のものを提供する本発明によって解決される。
【０００５】
本発明の窓ガラスの一つの態様においては、この窓ガラスは、少なくとも１枚のガラス板と少なくとも１枚のプラスチック材料のフィルムから構成される合わせ窓ガラスである。それは例えば、ヨーロッパ特許出願公開第１３２１９８号明細書に記載されているもののような非対称タイプの窓ガラスでもよい。
好ましくは、合わせ窓ガラスは中間層、とりわけポリビニルブチラールの中間層により引離された少なくとも２枚のガラス板から構成される。
【０００６】
有利には、アンテナはこれらの２枚のガラス板の間に組み入れられる。
こうして、表面アンテナを窓ガラスに組込むことは、装置を車両の室内以外に有することを可能にする。
これの実現はまた、アンテナが窓ガラスにぴったりの形状になるのを可能にして、受信状態が悪くなる可能性ある危険を回避するのを可能にする。
更に、窓ガラスに挿入されたアンテナは、外部からの影響によるどのような劣化からも保護される。
その上、その位置は一度定められると変更することができない。このようにして、送信側の位置、例えば通行料徴収所のそれが分かると、窓ガラスのアンテナの特性と位置が定められて、アンテナも混乱させられることがない。
【０００７】
本発明によるシステムのもう一つの利点は、車両室内に向けようとするガラス板の面のうちの一方に、車両の室内にあるアンテナにより受信される信号を弱める危険に至っていた反射性フィルムが存在することは、それがアンテナと車室との間に配置されることを条件として、もはや不都合をもたらさないことである。更に、それは室内の人をアンテナからの放射から保護するのに寄与することができる。
また、本発明の一つの好ましい形態によれば、内側のガラス板、すなわち車室に一番近いシートの面のうちの一方に配置されたフィルムを、表面アンテナのためのアース板(earth plane) として使用することもできる。
更に、反射性の被覆が適用されるのはどの面であるかに応じて、ガラス板は、所望ならば誘電体の機能を果たしてもよい。
【０００８】
第一の変形において、表面アンテナは中間フィルムとガラス板のうちの一方のものとの間に配置される。
本発明による第二の変形は、マイクロストリップを車両の外側の方に向くガラス板に接して配置し、アース板を車両の内部の方に向くガラス板に接して配置し、そして中間シートを誘電体として用いることからなる。
【０００９】
既に知られているアンテナのもう一つの不都合は、受信した信号を伝えるケーブルに関係するものである。実際に、このケーブルが所定の長さを超えるやいなや、それ自体がアンテナを形成し、そしてそれが受信する信号がそれが伝送する信号を混乱させる。更に、その長さが正確に管理されない場合には、ケーブルの先端での相も管理されない。最後に、極めて短波長の電波は損失率が非常に大きくて補正を行うのが困難である。本発明による解決策は、「平形同軸」タイプのケーブルを使用することからなるものである。
【００１０】
本発明の一つの好ましい解決策によれば、アンテナは、受信した信号を復調するのを可能にする電子チップ、及び復調した信号を窓ガラスの外部へ伝える導線と組み合わされる。この第二の信号は周波数がはるかに低く、前述の問題を解決するものである。
このために窓ガラスにチップを組み入れることは、それが受信した信号を処理するために、あるいは全く他の用途のために働くこともできるので、なお一層有利である。それは、例えば、曇り防止用センサーを構成するため、あるいは実際に、例えば盗難後に、車両を発見しそして確認するのを可能にする装置を構成するため、又はやはり任意のタイプのセンサーを構成するために役立てることができる。当業者は、選ばれたいろいろな機能を同時に果たすことを可能にするチップの仕様を定めてそれを製作することができよう。
【００１１】
電子チップを組み入れることに関してはいえば、それは好ましくは、「フリップチップ」技術により集成支持体に配置される。
更に、電子チップは合わせ窓ガラスにそれを挿入するのを可能にする寸法を有する。
有利には、その表面積は１〜２mm² 、その厚さは150 μm 未満である。
更に、合わせ窓ガラスの製造条件に関連する条件に耐えるために、電子チップは有利には、 -70〜+160℃の温度及び少なくとも３bar 、好ましくは少なくとも10bar の圧力に耐える。
【００１２】
アンテナは比較的大きな面積を有し、そしてそれは隠すことが好ましい。これを達成するために、任意的にチップを組み込んだアンテナは、窓ガラスの車室に向くガラス板の外側の面がエナメルを備えた領域に配置することができる。これは、特に、車両のフロントガラス又は側面窓ガラスの場合でよく、周辺のエナメルストリップが、特に車両への結合部を隠すのを可能にする。
【００１３】
本発明はまた、これらの窓ガラスを、より具体的には２枚のガラス板、１枚の中間フィルム及び２枚のガラス板の間に配置される表面アンテナを含んでなる合わせ窓ガラスを製造するための方法をも提供する。
そのようなアンテナを窓ガラスに組み入れるのは、金属線を組み入れるのほど簡単ではない。実際に、金属線はそれらの寸法が小さいためそれほどかさばらず、一般に加熱用網状構造に併合される。対照的に、表面アンテナは、もちろんながらもっと大きい。その一方で、先に説明したように、それらは有利には少なくとも三つの層から構成され、これらは主要な受信装置の機能を果たすマイクロストリップと、誘電体と、そしてアース板である。
【００１４】
本発明の第一の変形では、表面アンテナを含んでなる合わせ窓ガラス、特に自動車用のものを製造するための方法は、一工程で実施される。それは、窓ガラスを生産する過程において、前もって製作されそして任意的にチップを組込んだ完全なアンテナを２枚のガラス板の間に配置することからなる。このアンテナは、マイクロストリップが車両の外側に向くようにして配置される。
本発明の第二の変形では、窓ガラス製造方法は、アンテナを窓ガラスの製作と同時に製作することからなり、そしてこの場合いくつかの工程で実施することができる。
【００１５】
本発明のこの第二の変形によれば、アンテナを形成する層のうちの少なくとも一つをガラス板の面へ又は中間フィルムの面へ、特にスクリーン印刷により又は箔の形でもって、付着させることができる。これらの層は、マイクロストリップとアース板との間に常に誘電体を組み入れて、単一の面へ重ねることにより付着させるか、あるいは別々の面へ付着させる。
全ての場合において、主要な受信装置の機能を果たすマイクロストリップは、アース板に関して車両の外側に向けられる。
【００１６】
【実施例】
本発明のこのほかの詳細及び有利な特徴は、次に添付の図面を参照して説明される態様の例から明らかとなろう。
図１（ａ）は、車両の外側に向けようとするガラス板５、室内に向けようとするガラス板６、及び中間層７から構成される合わせ窓ガラスの側面図を示している。このような窓ガラスの２枚のガラス板の面には、慣用的に、外側の面から室内の方に向く内側の面に至るまで１〜４の番号がつけられる。中間層７は、一般には、可塑化されたポリビニルブチラールの層又はポリウレタンの層である。表面アンテナ８は、外側に向くガラス板５と中間層７との間に配置される。この表面アンテナは、重なった三つのフィルムから構成され、その詳細は図１（ｂ）に示される。ガラス板５に接して、主要な受信又は伝送要素（エレメント）を構成するマイクロストリップ10が配置され、その寸法は受信する信号の波長のオーダーである。このマイクロストリップ10とアース板12との間に配置される誘電体11は、例えば、ガラス繊維で強化されたエポキシ樹脂あるいは当業者に知られている他の任意の材料、例としてポリテトラフルオロエチレン又はシアネートエステルの如きものである。誘電体を覆うアース板12は、マイクロストリップ10の面積よりも大きな面積を有するべきである。このように構成された表面アンテナ８には、信号を復調するのを可能にしそして所望ならば、それを例えばケーブルにより窓ガラスの外部に伝送する前に処理するのを可能にするチップ９を組み合わせることが可能である。
【００１７】
そのようなチップは典型的に、１mm×１mmの寸法であり、厚さが約0.3mm である。従ってそれはそれほど大きくなく、厚さの観点からやっかいなものになることなくポリビニルブチラールに埋込むことができる。
図１に示した窓ガラスはいろいろなやり方で製造することができる。第一の技術は、表面アンテナ８を前もって製作することからなる。この場合、それは単一の要素（エレメント）の形で存在し、種々の層は例えばガラス繊維で強化されたエポキシ樹脂により支持される。この予備工程の間に、復調を可能にするチップ９を組み合わせることも可能である。次いでアンテナ８は、窓ガラスを製作する間に、ガラス板５と中間層７との間に配置される。取付けるのを容易にするため、当業者に知られている任意の手段によりアンテナ８を接着剤でくっつけるようにすることが可能である。
【００１８】
もう一つの技術は、アンテナのマイクロストリップ10をガラス板５の面２へ、例えばスクリーン印刷により又は箔の形でもって付着させ、誘電体11を第一の層10を完全に絶縁するようなやり方で配置し、そして次にこの上を覆って、例えば同じような方法により、アース板を付着させる。この技術は二重のベーキングを必要としよう。
この技術の一つの変形は、アース板12を、例えば箔ストリップの形で、ポリビニルブチラールの中間層７へ付着させることからなる。
【００１９】
図２は、表面アンテナ13を含んでなる合わせ窓ガラスの態様のもう一つの例の側面図を示している。図１（ａ）におけるように、この窓ガラスは、外側に向けようとするガラス板５、室内に向けようとするガラス板６、及び例えばポリビニルブチラールの中間層７から構成される。この例においては、表面アンテナ13は中間層７とガラス板６との間に配置される。表面アンテナ13に、中間層７の厚みに埋込まれるチップ14を組み合わせることも可能である。この構成をとるのを可能にする技術は、図１（ａ）の構成をもたらすものとほとんど同じである。とは言うものの、信号を受信するためには、マイクロストリップはこの信号を反射するアース板より先に信号に接するべきである、ということに注目すべきである。ガラスと接触するフィルムは、この場合にはアース板であり、これはもっと正確には、マイクロストリップがガラス板５の面２と接触する図１（ａ）の場合と対照的に、ガラス板６の面３と接触する。
【００２０】
このように、この構成は、前もって製作された表面アンテナ13を配置するか、あるいは、ガラス板６の面３に例えばスクリーン印刷もしくは箔ストリップの形でもってアース板を付着させ、次に誘電体を間に挿入しながらマイクロストリップを配置するか、又はガラス板６の面３に例えばスクリーン印刷もしくは箔ストリップの形でもってアース板を付着させ、そしてマイクロストリップを例えば箔ストリップの形で中間層７に付着させることによって、得ることが可能である。図２の場合には、ガラス板が反射性タイプのフィルムを備えているならば補足的な変形が存在する。このタイプのフィルムは、例えば、ガラス板がフロート浴を出てゆく際にガラス板へ直接、例えば熱分解により付着させられる。このフィルムはアース板として用いることができ、このようにしてアンテナの構成が簡素化される。更に、このフィルムをガラス板６の面４に付着させる場合には、ガラス板６を誘電体として使用することができる。後はただ、マイクロストリップを例えばスクリーン印刷により又は箔ストリップの形でもって、ガラス板６の面３へ又は中間層７へ付着させるだけである。
【００２１】
ガラス板６が反射性タイプのフィルムを備えていない場合には、ガラス板６の面４にアース板を例えばスクリーン印刷で付着させることも可能である。この場合、このガラス板６は誘電体として使用することもできる。
全ての場合において、図１の場合のように、アンテナにはチップ14を組み合わせることができる。
【００２２】
第三のタイプの構成を図３に示す。ここでの合わせ窓ガラスは、やはり２枚のガラス板５及び６と、ポリビニルブチラールの中間フィルム７から構成される。この構成では、中間フィルム７は表面アンテナのための誘電体の機能も果たす。マイクロストリップ15は、車両の外側に向けようとするガラス板５と中間層７の間に配置される。それは、例えばスクリーン印刷により又は箔ストリップの形でもって、ガラス板５の面２かあるいは中間フィルム７に付着させることができる。アース板16は、例えばスクリーン印刷により又は箔ストリップの形でもって、中間フィルム７かあるいはガラス板６の面３に付着させる。それはまた、図２の場合のように、例えばガラス板がフロート浴を出てゆく際にそれへ熱分解により直接付着させられる反射性タイプのフィルムで構成してもよい。
【００２３】
マイクロストリップ15とアース板16を中間フィルム７の面にそれぞれ付着させる場合には、両方の面に例えば箔ストリップの形でもって付着させることが考えられるが、それは非常に困難である。実際には、これは非常に注意深い処理を要求する。この不都合を避けるためには、二つのポリビニルブチラールシートに付着させ、後にそれらを、図３の構成が得られるようなやり方でもって一緒にして所望の厚さの中間フィルム７を形成することが可能である。それぞれの場合において、もちろんながらアンテナにはチップ17を組み合わせることができる。
各図の場合において、アンテナを特に室内の人に見えなくするのを可能にするエナメルフィルムを、一般にはガラス板６の面４に付着させることが可能である。
【００２４】
図４は、単一のガラス板18と２枚のプラスチック材料フィルム19及び20、例えばポリビニルブチラールの内側フィルムとポリウレタンのフィルム、又は２枚のポリウレタンフィルム、を含んでなる合わせ窓ガラスの基本構成の側面図である。この構成においては、表面アンテナ21はガラス板18とフィルム19の間に電子チップ22と一緒にして配置される。
この構成をもたらす種々の技術は図１（ａ）のそれらに類似していて、すなわちアンテナを前もって製造してもよく、あるいはそれを、ガラス板18の面２へマイクロストリップを、例えばスクリーン印刷により又は箔ストリップの形でもって付着させ、次にアース板をそれらの間に誘電体を挿入して付着させるか、あるいはアース板をプラスチック材料のフィルム19へ例えば箔ストリップの形でもって付着させて、窓ガラスの製造と同時に製造することができる。
【００２５】
ここでは図示されていない構成について、図１（ａ）から類推されるのと同じように図２と図３から類推することもできる。この場合、ガラス板18をガラス板５と関係づけ、プラスチック材料フィルム19を中間層７と関係づけ、そしてプラスチック材料フィルム20をガラス板６と関係づけることで十分である。
このアンテナを含んでなる合わせ窓ガラスの製造に関しては、当業者に知られているいずれの通常の手段によってこれを行ってもよい。この当業者は、特に付着(deposition)工程を含む場合に、製造のいつの時点でアンテナを取付けるかを決定しよう。
【００２６】
その一方、チップを組み込むことは、それらはポリビニルブチラールに埋込むのに十分薄くすることができるので厚さの面からも、またそれらは合わせ窓ガラスの製造において典型的である条件、特に温度条件に耐えることができるので耐性の面からも、どのような問題も引き起こさない。
このように説明してきた窓ガラスは、特に、いずれのタイプの自動車でもフロントガラスとして、あるいは側面ガラスとして使用することができる。例えば、5.8GHzの周波数を受信しそして伝送するように設計された上記のようなアンテナは、遠隔操作による通行料支払いのために、あるいは例えば道路ニュースの送信を受信するために、使用することができる。
こうして製造された窓ガラスを供給することができ、そして次に顧客はそれを使用するか否かを自由に選べる。その時顧客がなすべきことは、この目的のために用意されている接続具に、アンテナに接続されることになる装置をつなぐことだけである。
【００２７】
窓ガラスに組込まれた表面アンテナタイプのアンテナが受信した信号の減衰量を測定する目的で、試験を行った。
これらの試験を行うために、ガラス板を送信ホーンとアンテナの間に置いた。試験したガラス板は自動車で用いることができるガラス板から選んだ。
６dB未満の減衰量はアンテナを良好に機能させる。20dBを超える減衰量は、ガラスに付着させたフィルムをアンテナのためのアース板として使用するのが可能であることを指示する。
【００２８】
結果は次のとおりであった。

【００２９】
これらの試験は適当な窓ガラスに組み入れられた表面アンテナの性能が良好なことを確認している。
更に、それらは、銀エナメルのようなある一定のフィルムは車室内に配置された表面アンテナを使用することを不安にすることを確認している。
その一方、これらのフィルム（減衰量＞30dB）のうちのあるものはアース板として用いることができるようにも思える。
【図面の簡単な説明】
【図１】２枚のガラス板と、中間層と、そして車両の外側の方に向くガラス板と中間層との間の表面アンテナを含んでなる基本的な合わせ窓ガラスを説明する図であって、（ａ）はその基本側面図であり、（ｂ）は（ａ）の円形内の表面アンテナの部分拡大側面図である。
【図２】２枚のガラス板と、中間層と、そして車両の室内の方に向くガラス板と中間層との間の表面アンテナを含んでなる合わせ窓ガラスの基本側面図である。
【図３】２枚のガラス板と、中間層と、そしてこの中間層の両側に配置された２枚のガラス板の間の表面アンテナを含んでなる合わせ窓ガラスの基本側面図である。
【図４】１枚のガラス板と、２枚のプラスチック材料層と、そしてガラス板とプラスチック材料層のフィルムの間の表面アンテナを含んでなる合わせ窓ガラスの基本側面図である。
【符号の説明】
５…ガラス板
６…ガラス板
７…中間層
８…表面アンテナ
９…チップ
１０…マイクロストリップ
１１…誘電体
１２…アース板
１３…表面アンテナ
１４…チップ
１５…マイクロストリップ
１６…アース板
１７…チップ
１８…ガラス板
１９…プラスチック材料フィルム
２０…プラスチック材料フィルム
２１…表面アンテナ
２２…チップ

Claims (18)

1. 中間フィルム（７）により引離された２枚のガラス板（５、６）から構成され、且つ、誘電体（１１）によりアース板（１２、１６）から引離された少なくとも一つのマイクロストリップ（１０、１５）から構成された表面アンテナ（８、１３、２１）を恒久的に含むアンテナ窓ガラスであって、当該アンテナが当該２枚のガラス板（５、６）の間に組み入れられており、そして当該アンテナに、それに固定されていて受信信号の復調を可能にするチップ（９、１４、１７）が組み合わされているアンテナ窓ガラス。
2. 前もって製作された表面アンテナ（８、１３）が中間層（７）とガラス板（５、６）との間に配置されている、請求項１記載の窓ガラス。
3. 室内の方に向くガラス板（６）の上に反射性フィルムタイプのフィルムを含み、このフィルムがアース板として使用される、請求項１記載の窓ガラス。
4. 中間フィルム（７）が誘電体として用いられる、請求項１又は３記載の窓ガラス。
5. エナメル処理された領域を含む、請求項１から４までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
6. 前記チップ（９、１４、１７）の面積が１〜２ｍｍ²であり、厚さが１５０μｍ未満である、請求項１から５までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
7. 前記チップ（９、１４、１７）が−７０〜１６０℃の温度に耐える、請求項１から６までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
8. 前記チップ（９、１４、１７）が少なくとも３ｂａｒの圧力に耐える、請求項１から７までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
9. 前記チップ（９、１４、１７）が、信号の処理、曇りの検出、車両の識別、任意のタイプのパラメーターの変動の検出の機能のうちの一つ又は二つ以上に寄与する、請求項１から８までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
10. 前記チップ（９、１４、１７）がフリップチップ技術により集成支持体に固定されている、請求項１から９までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
11. 少なくとも１枚のガラス板（５、６）により構成される合わせ窓ガラスの製造方法であって、受信信号の復調を可能にするチップ（９、１４、２２）と組み合わせた、前もって製作された表面アンテナ（８、１３、２１）を用意し、その後この前もって製作された表面アンテナ（８、１３、２１）をガラス板（５、６）のうちの一方のものの片面（２、３）に配置することを特徴とする、少なくとも１枚のガラス板（５、６）により構成される合わせ窓ガラスの製造方法。
12. 受信信号の復調を可能にするチップ（９、１４、１７、２２）と組み合わせた表面アンテナ（８、１３、２１）を窓ガラスの製造と同時に窓ガラス内に作製することを特徴とする、少なくとも１枚のガラス板（５、６）により構成される合わせ窓ガラスの製造方法。
13. アンテナの少なくとも一つの構成要素のフィルム（１０、１５、１６）をガラス板（５、６）のうちの一方のものの片面（２、３）に配置することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
14. もう一つのフィルム（１２）を前記構成要素のフィルム（１０）の上へ、それらの間に誘電体（１１）を挿入して配置することを特徴とする、請求項１３記載の方法。
15. 少なくとも２枚のガラス板の間にポリビニルブチラールの中間層を配置して前記窓ガラスを作製すること、そして中間層の面に前記アンテナを形成する少なくとも一つのフィルムを配置することを含む、請求項１２記載の方法。
16. 表面アンテナを含み、１ＧＨｚより高い周波数の信号を受信及び伝送するために使用される、請求項１から４までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
17. 表面アンテナを含み、５７９５〜５８１５ＭＨｚ、６３〜６４ＧＨｚ及び７４〜７７ＧＨｚの周波数帯の信号を受信及び伝送するために使用される、請求項１から４までのいずれか一つに記載の窓ガラス。
18. 当該窓ガラスを構成するガラス板の片面が電波を反射する被覆で被覆されている場合に、前記チップ及びアンテナが、当該窓ガラスを車両に取付けたときに、当該反射性被覆の外側にくるように配置されている、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の窓ガラス。

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